Histoire de la physique

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ANTIPROTON (DÉCOUVERTE DE L')

Écrit par :  Bernard PIRE

Depuis la découverte, en 1932, par Carl David Anderson, Prix Nobel de physique 1936, des antiélectrons, ou positons, dans les rayons cosmiques, la théorie de l'antimatière due au physicien britannique Paul Dirac (Prix Nobel de physique en 1933) était bien établie. Créer des antiparticules nécessite des projectiles d'énergie suffisante pour être tr ...  Lire la suite

ATOME

Écrit par :  José LEITE LOPES

Dans le chapitre HistoriqueLa notion d'atome a été formulée pour la première fois par les philosophes de la Grèce ancienne. On l'attribue à Empédocle, Démocrite, Leucippe, puis Épicure. Leurs conceptions d'une structure atomique de la matière ne procédaient pas d'observations ni d'expériences scientifiques au sens actuel, mais d'intuitions. Leur représentation de l'univers ...  Lire la suite

ATOMIQUE PHYSIQUE

Écrit par :  Philippe BOUYER, Georges LÉVI

Dans le chapitre Les origines de la physique atomiqueLe concept d'atome date des philosophes grecs de l'Antiquité : à la suite des idées d'Empédocle (490-430 av. J.-C.), Leucippe (environ 450 av. J.-C.) et son disciple Démocrite (vers 460-vers 370 av. J.-C.) ont suggéré que l'Univers était constitué d'espace vide et de particules insécables, les atomes (du grec atomos, « insécable »). Cette ...  Lire la suite

BARLOW ROUE DE

Écrit par :  Bertrand DREYFUS

Dispositif électromagnétique inventé en 1828 par le physicien anglais Peter Barlow pour montrer l'action d'un champ magnétique sur un courant électrique. La roue de Barlow est une roue à rayons métalliques, ou un disque de cuivre, mobile autour d'un axe horizontal, placé entre les branches d'un aimant en fer à cheval, également horizontal. La part ...  Lire la suite

BASES DE LA THÉORIE ATOMIQUE

Écrit par :  Bernard PIRE

Le physicien et chimiste anglais John Dalton (1766-1844) expose en 1808 l'hypothèse atomique dans son ouvrage A New System of Chemical Philosophy. Il y écrit que « du rapport des poids dans la masse du composé, on peut déduire les poids relatifs des particules ultimes, ou atomes, des corps, et avec cette donnée, le poids et le nombre de c ...  Lire la suite

BOHR ATOME DE

Écrit par :  Bernard PIRE

Deux ans après avoir soutenu sa thèse sur la théorie électronique des métaux, le physicien danois Niels Bohr (1885-1962) écrit en 1913 trois articles fondamentaux qui révolutionnent la compréhension de la structure de la matière. Le premier, paru le 5 avril dans le Philosophical Magazine, est titré « Sur la constitution des atomes et des ...  Lire la suite

CALORIQUE

Écrit par :  Georges KAYAS

Ancien nom de la chaleur considérée comme un fluide pondérable dérivant du feu platonicien. Passant à travers les parois des vases (à cause de l'acuité de ses arêtes et de ses sommets pointus), il provoquait, d'une part, la dilatation des corps (en s'insinuant entre leurs propres particules qu'il éloignait les unes des autres) et, d'autre part, un ...  Lire la suite

CHAOS DÉTERMINISTE THÉORIE DU

Écrit par :  Bernard PIRE

L'article « Sur la nature de la turbulence », publié en 1971 dans la revue Communications in Mathematical Physics, marque les débuts de la théorie du chaos déterministe. Le physicien belge David Ruelle et le mathématicien néerlandais Floris Takens y développent une vision nouvelle de la turbulence. Ils y analysent des modèles mathématique ...  Lire la suite

CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE

Écrit par :  Bernard PIRE

Construite sur le modèle de l'électrodynamique, la théorie de la chromodynamique quantique explique l'interaction nucléaire forte responsable de la cohésion des noyaux atomiques. Fondée sur un principe abstrait de symétrie, dite de jauge, elle repose sur l'existence d'une charge dite de « couleur » portée par les quarks présents dans les protons e ...  Lire la suite

CINQUIÈME FORCE HYPOTHÈSE DE LA

Écrit par :  Nicolas WITKOWSKI

Des quatre forces fondamentales de la nature, la plus anciennement connue est aussi la plus mystérieuse. Alors que les interactions électromagnétiques forte et faible s'intègrent relativement bien dans un schéma théorique commun dit de grande unification, la gravitation reste une des grandes questions ouvertes de la physique. En janvier 1986, tand ...  Lire la suite

CONDUCTION DE L'ÉLECTRICITÉ

Écrit par :  Bernard PIRE

Les travaux sur l'électricité de Stephen Gray (1666-1736) marquent la découverte de la conduction électrique. En février 1729, ayant frotté un grand tube de verre fermé par deux bouchons de liège, il constate « qu'il y avait certainement une vertu attractive communiquée au bouchon par le tube excité ». Il parvient à transmettre sur de grandes dist ...  Lire la suite

COPENHAGUE ÉCOLE DE

Écrit par :  Bernard d' ESPAGNAT

On regroupe sous ce nom les physiciens théoriciens qui, entre 1920 et 1930, après avoir élaboré la mécanique quantique, mirent en évidence ses aspects les plus révolutionnaires par rapport aux concepts en vigueur jusqu'alors et furent les instigateurs d'un très profond débat épistémologique qui se poursuit encore actuellement. La description stati ...  Lire la suite

COULOMB LOI DE

Écrit par :  Bernard PIRE

Après avoir effectué des recherches sur les meilleures façons de fabriquer les aiguilles aimantées en 1777, le physicien français Charles Augustin de Coulomb développe la première théorie structurée du magnétisme en introduisant la notion de moment magnétique. Dans une série de sept Mémoires publiés de 1785 à 1791, il décrit l'action à distance de ...  Lire la suite

CRISTAUX

Écrit par :  Marc AUDIER, Michel DUNEAU

Dans le chapitre La cristallographieLa science des cristaux naît véritablement au xviii^e siècle, lorsqu'elle se distingue de la minéralogie dont l'histoire, jalonnée par les noms d'Aristote, d'Avianne et de Georgius Agricola, est beaucoup plus longue. L'idée que toute matière, solide, liquide ou gazeuse, est faite d'unités microscopiques élémentaires remonte pour ...  Lire la suite

DÉCOUVERTE DE L'ANTIMATIÈRE

Écrit par :  Bernard PIRE

Le théoricien britannique Paul Dirac (1902-1984) prédit, en 1931, que, par nécessité de cohérence mathématique, une théorie quantique et relativiste doit associer à toute particule, comme l'électron, un alter ego de charge opposée. Le 2 août 1932, Carl David Anderson photographie, grâce à une grande chambre à brouillard, la trace d'un anti-électro ...  Lire la suite

DÉCOUVERTE DE LA RADIOACTIVITÉ NATURELLE

Écrit par :  Bernard PIRE

En février 1896, Henri Becquerel (1852-1908) prépare des cristaux de sulfate double d'uranyle et de potassium et, afin d'étudier leur phosphorescence, les place sur une plaque photographique entourée d'un papier. Le soleil étant absent, il enferme ses plaques dans un tiroir. Quelques jours plus tard, il constate qu'elles ont été fortement impressi ...  Lire la suite

DÉCOUVERTE DE L'HOLOGRAPHIE

Écrit par :  Pascal MARTIN

Alors qu'il s'efforçait d'améliorer la qualité des microscopes électroniques en privilégiant la phase et non l'amplitude de l'onde, Dennis Gabor (1900-1979) découvre le principe de l'holographie, ce qui lui vaudra le prix Nobel de physique en 1971. Cette technique permet l'élaboration d'images en trois dimensions, ou hologrammes, en utilisant des ...  Lire la suite

DÉCOUVERTE DES BOSONS W ET Z

Écrit par :  Bernard PIRE

La découverte des bosons W et du boson Z en 1983 au collisionneur proton-antiproton du Cern confirme la théorie électrofaible de Sheldon Glashow, Steven Weinberg et Abdus Salam. Cette découverte a été rendu possible par la mise au point au Cern de Genève d'un intense faisceau d'antiprotons grâce à une technique originale inventée par Simon Van der ...  Lire la suite

DÉCOUVERTE DES QUASI-CRISTAUX

Écrit par :  Bernard PIRE

Dan Shechtman, Ilan Blech, Denis Gratias et John W. Cahn découvrent en 1984, dans des alliages d'aluminium et de manganèse obtenus par trempe rapide, un ordre atomique présentant une symétrie pentagonale incompatible avec la périodicité spatiale caractéristique des cristaux. Cette découverte déclenche une vive controverse et Linus Carl Pauling (Pr ...  Lire la suite

DÉCOUVERTE DES RAYONS X

Écrit par :  Bernard PIRE

En novembre 1895 à Würzburg (Allemagne), Wilhelm Röntgen (1845-1923) remarque que le verre du tube cathodique qu'il utilise pour ses expériences émet un rayonnement invisible capable d'impressionner une plaque photographique. Il montre aussi que ces rayons, qu'il nomme X, causent la fluorescence de divers matériaux et qu'ils sont d'autant plus abs ...  Lire la suite

DÉCOUVERTE DES SUPRACONDUCTEURS À HAUTE TEMPÉRATURE

Écrit par :  Bernard PIRE

En 1986, le chimiste allemand J. Georg Bednorz et le physicien suisse Alex Müller inaugurent, aux laboratoires I.B.M. de Zurich, l'âge de la supraconductivité à haute température avec la fabrication d'une céramique, mélange de baryum, lanthane, cuivre et oxygène, de température critique proche de 30 kelvins. La multiplication des études sur divers ...  Lire la suite

DE LA RADIOACTIVITÉ À LA FISSION DE L'ATOME - (repères chronologiques)

Écrit par :  Robert DAUTRAY

Après la découverte des rayons X par le physicien allemand Wilhelm C. Röntgen en 1895, de nombreux savants recherchent des sources naturelles de rayons X. Le physicien français Henri Becquerel découvre fortuitement que des sels d'uranium émettent des rayons nouveaux, qu'il appelle « uraniques ». Joseph J. Thomson et divers savants britanniques, al ...  Lire la suite

DESCRIPTION DE L'ATOME

Écrit par :  Bernard PIRE

Ernest Rutherford (1871-1937) propose en 1911 un modèle planétaire de l'atome. L'interprétation des résultats expérimentaux obtenus par ses collaborateurs Hans Geiger et Ernest Marsden sur la déviation violente des rayons α une mince feuille d'or lui permet de comprendre qu'un atome est constitué d'un noyau extrêmement dense et chargé positivement ...  Lire la suite

DEUX FORMES D'ÉLECTRICITÉ

Écrit par :  Bernard PIRE

Après avoir développé les expériences d'électrisation par influence, proposées par Stephen Gray (1666-1736), le physicien français Charles François de Cisternai Du Fay (1698-1739) met en évidence l'existence de deux formes d’électricité qu'il appelle « vitrée » et « résineuse ». Dans un mémoire à l'Académie royale des sciences, il relate en 1733 l ...  Lire la suite

DIFFRACTION DES RAYONS X

Écrit par :  Bernard PIRE

La thèse de William Lawrence Bragg (1890-1971), publiée en 1913 dans les comptes-rendus de la Cambridge Philosophical Society et titrée Diffraction d'ondes courtes électromagnétiques par un cristal, marque la naissance de l'étude moderne des solides, et en particulier des cristaux. Après ses études à Adélaïde en Australie (sa ville natale ...  Lire la suite

DYNAMO

Écrit par :  Olivier LAVOISY

Le Belge Zénobe Gramme (1826-1901) met au point, en 1869, le premier générateur de courant électrique continu : la machine dynamo-électrique, appelée couramment dynamo. Son but est de convertir l'énergie mécanique en électricité. Les seuls moyens d'engendrer du courant continu à cette époque sont les piles ou accumulateurs, mais leur puissance est ...  Lire la suite

EINSTEIN ET LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE, LES CHEMINS DE L'ESPACE-TEMPS (J. Eisenstaedt)

Écrit par :  Bernard PIRE

Si les principes et les conséquences de la théorie de la relativité restreinte ont été souvent, et parfois de façon excellente, vulgarisés, la complexité mathématique de la théorie d'Einstein de la gravitation – appelée relativité générale – est telle qu'elle n'est appréciée que d'un petit nombre de scientifiques. Pourtant, comme l'affirme Jean Ei ...  Lire la suite

ÉLASTICITÉ ET COMPRESSIBILITÉ DE L'AIR

Écrit par :  Bernard PIRE

Par ses expériences sur l'élasticité et la compressibilité de l'air, le physicien et chimiste irlandais Robert Boyle (1627-1691) établit en 1661 les bases nécessaires à ce qui deviendra connu sous le nom de loi de Boyle-Mariotte, par référence aux travaux simultanés du Français Edme Mariotte (1620-1684) : à température constante, une masse d'air o ...  Lire la suite

ÉLECTRICITÉ - Histoire

Écrit par :  Jacques NICOLLE

La science de l'électricité s'est peu à peu constituée à partir de simples observations des phénomènes de la nature. La boussole en est la première application. La possibilité de produire à volonté de l'électricité fut acquise seulement au xvii^e siècle (machines statiques de Guericke et Huygens), et, au début du xviii ...  Lire la suite

ÉLECTROMAGNÉTISME

Écrit par :  Bernard PIRE

L'expérimentateur anglais Michael Faraday (1791-1867) proposa le premier de décrire l'action de l'électricité en termes de champ électromagnétique plutôt que de mouvements de particules chargées. James Clerk Maxwell (1831-1879) généralisa et formalisa les résultats obtenus par les nombreux pionniers de l'étude des phénomènes électromagnétiques et ...  Lire la suite

ESPACE-TEMPS

Écrit par :  Jean-Pierre PROVOST, Marie-Antoinette TONNELAT, Universalis

Dans le chapitre Espace et temps absolusDans l'Antiquité, la notion d'espace absolu est liée à la conception hiérarchique d'un Cosmos. La plupart des cosmologies des Anciens supposent l'existence d'un Univers tridimensionnel fini, avec la Terre pour centre. L'espace est alors formé par un ensemble de sphères homocentriques correspondant à chacun des astres errants ; il est fermé par la ...  Lire la suite

ÉTHER

Écrit par :  Marie-Antoinette TONNELAT

La notion d'éther est aussi vieille que la physique, mais sa signification a considérablement varié, suivant en cela l'évolution des théories et les progrès de l'expérience. Oscillant entre l'idée de feu, de lumière et celle de représentation subtile de la matière, elle est rarement associée, dans l'Antiquité, à celle de support d'action cinématiq ...  Lire la suite

EXISTENCE DU GLUON

Écrit par :  Bernard PIRE

Les chercheurs du centre Desy à Hambourg (Allemagne) mettent en évidence, en 1979, l'existence du gluon. Par une analyse précise de la topologie des trajectoires de particules créées dans l'annihilation d'un électron et d'un positon à haute énergie, les physiciens ont montré, cette année-là, que dans quelque 10  p. 100 des cas, les particules prod ...  Lire la suite

EXISTENCE DU NEUTRINO

Écrit par :  Bernard PIRE

L'existence du neutrino est proposée en 1930 par le physicien suisse d'origine autrichienne Wolfgang Pauli (1900-1958), pour sauvegarder le principe de conservation de l'énergie que les désintégrations radioactives β des noyaux atomiques ne semblaient pas respecter. Cette particule difficilement détectable, car elle interagit très peu avec la mati ...  Lire la suite

EXPÉRIENCE DE YOUNG

Écrit par :  Bernard PIRE

Le médecin et physicien anglais Thomas Young (1773-1829) s'intéressa particulièrement au problème de la nature de la lumière dont il disait qu'il pouvait nous aider à comprendre la nature de nos sensations et la constitution de l'Univers en général. En 1803, après avoir observé des franges dans l'ombre du bord d'une carte à jouer éclairée par le S ...  Lire la suite

FEU, élément

Écrit par :  Georges KAYAS

Au lieu de l'eau de Thalès et de l'air d'Anaximène, Héraclite d'Éphèse (~ 535-~ 475) pense que le principe de toutes choses est le feu, le Soleil lui-même n'étant qu'une mitraille incandescente. À ces trois éléments Empédocle ajoute la Terre. Dans la cosmogonie platonicienne (Le Timée), qui reprend et développe la théorie d'Empédocle, le ...  Lire la suite

FORCE DE CORIOLIS

Écrit par :  Florence DANIEL

Le mathématicien français Gaspard Gustave Coriolis (1792-1843) publie en 1835 un article intitulé Sur les équations du mouvement relatif des systèmes de corps. Il y montre que l’accélération de tout corps en mouvement relatif par rapport à un repère en rotation comporte un terme proportionnel à la vitesse relative, terme qui n’existe pas ...  Lire la suite

FORMULATION DE LA THÉORIE ÉLECTROFAIBLE

Écrit par :  Bernard PIRE

En 1967, Steven Weinberg et Abdus Salam parviennent de façon indépendante à unifier en une seule théorie l'électromagnétisme et l'interaction nucléaire faible. Dans une remarquable synthèse de nombreux travaux théoriques antérieurs (en particulier ceux de Sheldon Glashow), Weinberg et Salam proposent que ces deux forces soient issues d'une même in ...  Lire la suite

FORMULATION DE L'ÉLECTRODYNAMIQUE QUANTIQUE

Écrit par :  Bernard PIRE

La procédure de « renormalisation » proposée indépendamment en 1948 par le Japonais Shinichiro Tomonaga et les Américains Richard Feynman et Julian Schwinger résout de façon extrêmement ingénieuse une difficulté majeure de la théorie quantique de l'électromagnétisme et lui donne le statut de théorie mathématiquement cohérente. En absorbant dans un ...  Lire la suite

HYDRODYNAMICA (D. Bernoulli)

Écrit par :  Bernard PIRE

Le traité Hydrodynamica, publié en 1738 par Daniel Bernoulli (1700-1782), fonde l'hydrodynamique moderne. Né le 8 février 1700 à Groningue (Hollande), fils du mathématicien Jean Bernoulli (1667-1748), Daniel Bernoulli a effectué la plupart des recherches sur ce sujet lors d'un séjour à Saint-Pétersbourg de 1725 à 1733. Cet ouvrage analyse ...  Lire la suite

INDE (Arts et culture) - Les sciences

Écrit par :  Francis ZIMMERMANN

Dans le chapitre Logique et physiqueLa dans l'Inde classique se réduisait aux théories philosophiques de l'école du Vaiśeṣika sur la structure atomique des cinq éléments : terre-eau-feu-vent-éther, les atomes et la causalité. La littérature musicale contient une étude des harmoniques. Mais la physique ne semble pas s'être constituée comme science. Formulé au départ dans des textes d ...  Lire la suite

INTERACTIONS (physique) - Interaction gravitationnelle

Écrit par :  Alain KARASIEWICZ, Marie-Antoinette TONNELAT

Dans le chapitre La théorie de NewtonAprès des siècles de débats et de mesures, une synthèse décisive de ce qui constitue la notion de gravitation est exposée dans les Principia (1687) d'Isaac Newton. Elle a son origine dans la comparaison des forces de pesanteur en différents points de la Terre et dans l'observation du mouvement de la Lune (fig. 1). Newton suppose que celle ...  Lire la suite

ISLAM (La civilisation islamique) - Les mathématiques et les autres sciences

Écrit par :  Georges C. ANAWATI, Roshdi RASHED, Universalis

Dans le chapitre L'optiqueTrès tôt, les savants arabes ont été en possession de la partie principale des travaux helléniques sur l'optique : optique, catoptrique, dioptrique, les trois branches de cette discipline, à l'époque alexandrine, ont rapidement attiré l'attention des traducteurs et des savants. Outre les textes des médecins sur l'anatomie de l'œil et sur les doctr ...  Lire la suite

Dans le chapitre La mécaniqueLes trois domaines de la mécanique auxquels les savants arabes ont consacré la plupart de leurs études sont la dynamique, la statique et l'hydrostatique. Pour le premier, encore que tributaires de la dynamique aristotélicienne, ils ont développé, à la suite de Jean Philopon, mais sans commune mesure avec lui, la théorie de l'impetus. Récu ...  Lire la suite

LA DIOPTRIQUE (R. Descartes)

Écrit par :  Bernard PIRE

René Descartes (1596-1650) publie à Leyde (Hollande) La Dioptrique en appendice de son Discours de la méthode pour bien conduire sa raison et chercher la vérité dans les sciences. Il y montre que sa méthode est supérieure à la façon commune. Dans les deux premiers discours, intitulés « De la lumière » et « De la réfraction », il ...  Lire la suite

LASER

Écrit par :  Paolo BRENNI

La possible existence de l'émission stimulée (ou induite) de radiations électromagnétiques, qui est le phénomène fondamental permettant le fonctionnement du laser (light amplification by stimulated emission of radiation, signifiant amplification de lumière par émission stimulée de rayonnement), est avancée par Albert Einstein en 1917. Mai ...  Lire la suite

LEYDE BOUTEILLE DE

Écrit par :  Universalis

Condensateur électrique à diélectrique de verre, la bouteille de Leyde était, dans sa forme initiale, une fiole à moitié remplie d'eau dont l'ouverture était bouchée par un liège percé d'une tige métallique trempant dans l'eau. Pour charger la bouteille, l'extrémité libre de la tige était mise en contact avec un générateur à friction produisant de ...  Lire la suite

LOI DE JOULE

Écrit par :  Bernard PIRE

Le physicien anglais James Joule (1818-1889) établit en 1841 la loi qui porte son nom ; celle-ci lie la puissance cédée sous forme de chaleur à la résistance d'un conducteur électrique parcouru par un courant continu. Il réalise ensuite, en 1843, des expériences fondamentales pour déterminer l'équivalent mécanique de la calorie. Ses études liées a ...  Lire la suite

MANHATTAN PROJECT

Écrit par :  Georges KAYAS

On désigne sous le nom de Manhattan Project le premier programme américain de réalisations scientifique et technique destinées à la fabrication de bombes atomiques à uranium 235 et à plutonium, élaboré par les autorités américaines en 1943. Les travaux entrepris, qui mobilisèrent un grand nombre de savants de différents pays, constituent un phénom ...  Lire la suite

MATIÈRE

Écrit par :  Jacques GUILLERME, Hélène VÉRIN

Dans le chapitre Inertie et attraction ; les aventures de la quantificationEn tout état de cause, la nouvelle physique, pour être entendue, devait se déclarer fidèle à l'ontologie traditionnelle, c'est-à-dire admettre que tout est substance et attribut ; par voie de conséquence, elle excluait le vide, au sens de principe métaphysique, et de surcroît refusait à la matière toute activité intrinsèque ; elle déniait, a forti ...  Lire la suite

Dans le chapitre L'idéalisation de l'espace cristallin ; un détour heuristique vers les structures moléculairesDe longue date, la distinction et l'identification des minéraux se faisait d'après leurs attributs organoleptiques ; le repérage de formes caractéristiques n'était que l'un des arguments d'une diagnose mal assurée dans la hiérarchie des critères. Cependant, à la fin du xviii^e siècle, sur la voie de la reconnaissance d'espèces m ...  Lire la suite

MATIÈRE (physique) - États de la matière

Écrit par :  Vincent FLEURY

Dans le chapitre La division classique des états de la matièreÀ partir du moment où les pères de la thermodynamique étudient de façon systématique les propriétés de la matière dans des conditions maîtrisées et contrôlables de température et de pression, un ensemble immense de connaissances précises se met en place. Les mêmes machines thermiques permettent de liquéfier, solidifier et vaporiser les corps purs. ...  Lire la suite

MATIÈRE (physique) - Plasmas

Écrit par :  Patrick MORA

Dans le chapitre Historique et premiers conceptsLes premières études sur les décharges, effectuées par le physicien britannique Michael Faraday, remontent aux années 1830. L'établissement des équations de Maxwell (1864), la découverte de l'électron en 1897 par le Britannique Joseph John Thomson (Prix Nobel de physique 1906) et la compréhension de la structure de la matière qui a suivi ont permi ...  Lire la suite

MÉCANIQUE - Histoire de la mécanique

Écrit par :  Pierre COSTABEL

« Au commencement était la mécanique. » Ce mot du physicien allemand Max von Laue dans son Histoire de la physique (1953 ; trad. de Geschichte der Physik, 1946) est profondément vrai. L'homo faber a multiplié depuis des temps immémoriaux les moyens d'agir en annexant au service de ses facultés naturelles des instruments ...  Lire la suite

MESURE DE LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE

Écrit par :  Danielle FAUQUE

L'expérience du physicien et mathématicien italien Evangelista Torricelli (1608-1647), conçue en 1643, n'a aucune visée météorologique. Elle consiste seulement à montrer l'existence du poids de l'air. Pour cela, Torricelli remplit un tube de mercure qu'il retourne dans une cuve remplie elle aussi de mercure. Ce métal liquide descend dans le tube p ...  Lire la suite

MICROSCOPE

Écrit par :  Danielle FAUQUE

Il est difficile de dater avec précision la naissance du microscope. En 1615, Galilée (1564-1642) utilise un instrument à deux lentilles pour observer de petits objets et, en 1625, l'Accademia dei Lincei, à Rome, propose le mot microscopium. Les premiers microscopes présentent de graves défauts et les résultats sont décevants. Ils s'améli ...  Lire la suite

MICROSCOPE ÉLECTRONIQUE

Écrit par :  Paolo BRENNI

Le microscope électronique permet d'obtenir une image agrandie des objets observés grâce à l'utilisation d'un faisceau d'électrons à haute énergie. À partir du début du xx^e siècle, le développement de la technologie du vide, des tubes électroniques ainsi que de la mécanique ondulatoire vont permettre la réalisation du microscop ...  Lire la suite

MISE AU POINT DU TRANSISTOR

Écrit par :  Bernard PIRE

Le 23 décembre 1947, dans les laboratoires de la compagnie Bell Telephone, John Bardeen et Walter Brattain réussissent à faire fonctionner la première vanne électronique en utilisant trois cristaux de germanium. Ils l'appellent transfer resistor (résistance à transfert), ce qui sera abrégé en « transistor ». En quelques mois, leur collègu ...  Lire la suite

MOUVEMENT

Écrit par :  Françoise BALIBAR

Certes, la conceptualisation du mouvement ne date pas des débuts de la science moderne. Force est de constater, cependant, que la physique moderne est née à propos de la question du mouvement et en réaction, sur ce point précis, contre la tradition de la science antique et médiévale. L'œuvre de Galilée marque à cet égard plus qu'un renouveau : une ...  Lire la suite

NEUTRON

Écrit par :  Bernard SILVESTRE-BRAC

Dans le chapitre Découverte du neutronL'histoire de sa découverte débute en 1911, lorsqu'Ernest Rutherford montre que la quasi totalité de la masse de l'atome est concentrée dans un volume très faible au centre de celui-ci. Une révolution est en route : l'atome vient de perdre son statut de particule insécable, et l'idée de noyau atomique vient de naître. Dans les années suivant la dé ...  Lire la suite

NEWTON TÉLESCOPE DE

Écrit par :  James LEQUEUX

Les lunettes – formées uniquement de lentilles – que Galilée commence à utiliser en 1609 à des fins astronomiques étaient des instruments médiocres, entachés d'aberration chromatique. Les lunettes plus importantes construites ensuite au cours du xvii^e siècle présentaient le même défaut, et étaient de plus extrêmement encombrant ...  Lire la suite

NOMENCLATURE DU SYSTÈME MÉTRIQUE

Écrit par :  Suzanne DÉBARBAT

La normalisation des poids et mesures, préoccupation remontant en France à Henri IV, voire à Charlemagne, est tentée sans succès à l'époque même où se crée (1667) l'Observatoire de Paris. Il faut attendre la Révolution française pour que l'Académie des sciences soit chargée de fixer les éléments d'un système d'uniformisation des poids et mesures. ...  Lire la suite

ONDES, physique

Écrit par :  Mikhael BALABANE, Françoise BALIBAR

Dans le chapitre Histoire du concept d'ondeLa signification du concept d'onde ne peut se comprendre sans référence à l'histoire : il n'est pas né armé de toutes ses propriétés, prêt à l'« usage » que nous en faisons aujourd'hui ; il a été forgé au cours de l'histoire de la physique, par ajouts et rectifications successifs. On peut distinguer, dans ce développement, trois temps forts. « Qua ...  Lire la suite

OPTIQUE ONDULATOIRE

Écrit par :  Bernard PIRE

Augustin Fresnel (1788-1827) peut être considéré comme le fondateur de l'optique moderne. Dans son mémoire La Diffraction de la lumière, présenté en octobre 1815 à l'Académie des sciences, il écrit : « La théorie vibratoire se prête mieux à expliquer la marche complexe des phénomènes lumineux et comme alors réapparaît l'analogie avec le s ...  Lire la suite

OSCILLOSCOPE CATHODIQUE

Écrit par :  René WALLSTEIN

S'appuyant sur les travaux du Britannique William Crookes (1832-1919), qui inventa le tube à rayons cathodiques, le physicien allemand Karl Ferdinand Braun (1850-1918) conçoit en 1897 un montage qui lui permet de rendre visible la forme d'un signal électrique. dans un tube à vide, Braun dispose une électrode (la cathode) qui émet un faisceau d'éle ...  Lire la suite

PARATONNERRE

Écrit par :  Danielle FAUQUE

En 1745 est découverte la bouteille de Leyde, premier « condensateur électrique », qui emmagasinerait ce que l'on nomme le « fluide électrique ». Benjamin Franklin (1706-1790) propose l'expression de « charge électrique » pour interpréter le phénomène. Il pense alors que l'électricité n'est pas créée par frottement (seul moyen de l'obtenir à cette ...  Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Accélérateurs de particules

Écrit par :  Michel CROZON, Jean-Louis LACLARE

Dans le chapitre Prémices et avancées techniquesLes premières expériences suivirent la découverte de la radioactivité naturelle, qui permit de disposer de sources de particules de faible vitesse : particules α ou noyaux d'hélium (rayonnement α) et électrons (rayonnement β). La expérimentale démarra avec l'étude des effets de ces rayonnements sur les noyaux atomiques. Très vite, on éprouva le be ...  Lire la suite

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Caractères généraux

Écrit par :  Maurice JACOB, Bernard PIRE

Dans le chapitre Un bref historiqueLa physique des particules, telle qu'elle existe aujourd'hui, s'est singularisée, dans les années 1950, en se séparant de la physique nucléaire, son objet d'étude propre étant non la structure du noyau de l'atome mais celle du, qui commençait à perdre son caractère élémentaire : ce dernier avait déjà une dimension reconnue ; il pouvait être excit ...  Lire la suite

PERPÉTUEL MOUVEMENT

Écrit par :  Pierre COSTABEL

Le vocabulaire et le thème du mouvement perpétuel appartiennent essentiellement à l'histoire des sciences, et, plus précisément, en Europe, à l'époque qui va du début du xvi^e à la fin du xviii^e siècle. Le rôle important qu'ils ont tenu dans l'élaboration de la science positive justifie qu'on leur accorde une ...  Lire la suite

PHILOSOPHIAE NATURALIS PRINCIPIA MATHEMATICA (I. Newton)

Écrit par :  Bernard PIRE

Isaac Newton (1642-1727) expose dans ses Philosophiae naturalis principia mathematica (1687) la mécanique sous une forme logique parfaite. À partir de quelques lois décrivant les forces qui s'exercent sur les astres, il explique un grand nombre de phénomènes célestes. Il justifie les lois de Kepler en postulant une force centrale d'attrac ...  Lire la suite

PHYSIQUE - Les fondements et les méthodes

Écrit par :  Roland OMNÈS

Dans le chapitre De l'atomisme de Démocrite à la physique des particulesUn bref historique de l'évolution des idées en physique permettra de rencontrer et de poser les principaux concepts, mieux peut-être que ne le ferait une discussion systématique des connaissances actuelles. Bien entendu, les considérations qui suivent ne visent aucunement à être complètes et l'on pourra en poursuivre l'étude en se référant à diffé ...  Lire la suite

PILE DE VOLTA

Écrit par :  Bernard PIRE

En 1800, le physicien italien Alessandro Volta (1745-1827) invente la première pile électrique. La découverte de l'électricité animale par Luigi Galvani (1737-1798) avait conduit Volta à étudier, dès 1792, les conditions d'excitation des muscles d'une grenouille et à mettre l'accent sur la nécessité d'un circuit électrique fermé constitué de métau ...  Lire la suite

PREMIÈRE RÉACTION NUCLÉAIRE EN CHAÎNE

Écrit par :  Robert DAUTRAY

Le 2 décembre 1942, Enrico Fermi, physicien Italien (1901-1954) alors émigré aux États-Unis, réalise à l'université de Chicago la première réaction en chaîne, fondée sur la fission de noyaux atomiques. Celle-ci est obtenue en utilisant de l'uranium naturel (qui contient l'isotope 235, ²³⁵U, constituant 0,720  p. 100 de l'uranium naturel ...  Lire la suite

PREMIÈRES ÉTUDES DU MAGNÉTISME

Écrit par :  Bernard PIRE

En 1600, l'Anglais William Gilbert (1544-1603), que ses contemporains appellent le « père de la philosophie magnétique », publie à Londres son De Magnete magnetecisque corporibus et magno magnete tellure. Quelque quatre cents ans après la propagation en Occident de la boussole inventée en Chine et trois cents ans environ après qu ...  Lire la suite

PREUVE EXPÉRIMENTALE DE LA STRUCTURE EN QUARKS

Écrit par :  Bernard PIRE

L'expérience menée à l'accélérateur linéaire à électrons de Stanford (S.L.A.C) par Jerome Friedman, Henry Kendall et Richard Taylor permet de démontrer en 1968 la présence de structures ponctuelles chargées à l'intérieur du proton. Bien qu'on eût expliqué depuis plusieurs années le spectre des particules connues comme dû à une structure sous-jacen ...  Lire la suite

PROTON

Écrit par :  Nicole d' HOSE

Dans le chapitre HistoriqueLa masse et la charge du proton, c'est-à-dire de l'ion positif hydrogène, sont mesurées pour la première fois par le physicien allemand Wilhelm Wien en 1898, puis par le physicien anglais Joseph John Thomson en 1910. À cette époque, Thomson imagine que les électrons et les protons s'agglomèrent pour former l'atome, sorte de petite boule homogène. ...  Lire la suite

QUANTIQUE PHYSIQUE

Écrit par :  Claude de CALAN

Dans le chapitre La naissance de la physique quantiqueDepuis toujours, l'homme s'efforce de comprendre et de prévoir les phénomènes naturels. À la fin du xix^e siècle, cet effort aboutit, en physique, à des succès impressionnants : presque tous les phénomènes physiques trouvent une explication et peuvent être prédits quantitativement par des lois fondamentales simples ; les diverse ...  Lire la suite

QUANTUM DE PLANCK

Écrit par :  Bernard PIRE

Le 14 décembre 1900, Max Planck (1858-1947), professeur de physique à l'université de Berlin, propose, lors d'une séance de la Société allemande de physique, une vision radicalement nouvelle du rayonnement des corps portés à haute température. Deux mois plus tôt, il avait explicité la distribution spectrale du rayonnement du corps noir selon une l ...  Lire la suite

RADIOACTIVITÉ

Écrit par :  Bernard SILVESTRE-BRAC

Dans le chapitre La découverte de la radioactivitéEn 1895, Wilhelm C. Röntgen remarque que le verre du tube cathodique qu'il utilise pour ses expériences émet un rayonnement invisible capable d'impressionner une plaque photographique. Il nomme rayons X ce rayonnement étrange. Il présente sa nouvelle découverte à l'Académie des sciences de Paris en janvier 1896. Henri Poincaré est très intéressé p ...  Lire la suite

RÉFLEXIONS SUR LA PUISSANCE MOTRICE DU FEU (S. Carnot)

Écrit par :  Bernard PIRE

Sadi Carnot (1796-1832) publie en 1824 ses Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance ; le principe, dit de Carnot, qu'il y énonce constitue le deuxième principe de la thermodynamique. Le rendement maximal d'un moteur thermique apparaît comme dépendant uniquement des températures de ...  Lire la suite

RÖMER DÉMONTRE QUE LA VITESSE DE LA LUMIÈRE N'EST PAS INFINIE

Écrit par :  James LEQUEUX

Invité en 1671 par Jean-Dominique Cassini à séjourner à l'Observatoire de Paris, l'astronome danois Ole Christensen Römer (1644-1710) y étudie notamment le mouvement des satellites galiléens de Jupiter, découverts en 1610 par Galilée. Il constate que les occultations de ces satellites par la planète sont en retard par rapport aux prédictions des é ...  Lire la suite

SONAR

Écrit par :  Xavier LURTON

Dans le chapitre HistoriqueBien que la capacité de l'eau à propager des ondes sonores ait été observée depuis fort longtemps, l'exploitation pratique de cette potentialité, se heurtant à des contraintes technologiques difficiles, en est relativement récente. L'idée de détecter activement, en envoyant des signaux acoustiques, des obstacles à la navigation ou des cibles n'a é ...  Lire la suite

SONS - Production et propagation des sons

Écrit par :  Michel BRUNEAU, André DIDIER, Jean-Claude RISSET

Dans le chapitre HistoriqueL'intérêt porté par l'homme aux phénomènes sonores remonte à la nuit des temps, mais cet intérêt ne fut pas dès l'origine d'ordre scientifique. Les premières recherches concernant les phénomènes sonores datent du vi^e siècle avant l'ère chrétienne, époque à laquelle l'école pythagoricienne se pencha sur le fonctionnement des cor ...  Lire la suite

SPECTROMÉTRIE DE MASSE

Écrit par :  Michel de SAINT SIMON

Dans le chapitre HistoriqueApparue au début du xx^e siècle, la spectrométrie de masse a apporté des éléments clés pour la compréhension du noyau atomique. Elle est issue de la découverte, par Eugen Goldstein en 1886, des rayons canaux dus aux ions positifs et de leur analyse par un champ magnétique, par Wilhelm Wien en 1898. En 1912, Joseph John obtient d ...  Lire la suite

SPECTROSCOPIE

Écrit par :  Michel de SAINT SIMON

Dans le chapitre HistoriqueIsaac Newton est le fondateur de la spectroscopie. Il a été le premier à comprendre que l'étalement des couleurs par le prisme est lié à la nature intrinsèque de la lumière et n'est pas inhérente au prisme (1666). En adjoignant au prisme un trou d'entrée pour mieux définir la source et un dispositif de focalisation, il a construit le premier spect ...  Lire la suite

SPIN

Écrit par :  Jean-Marc LÉVY-LEBLOND

Dans le chapitre La découverte du spinHistoriquement, la notion de spin a d'abord été introduite pour les électrons, par George Eugene Uhlenbeck et Samuel Abraham Goudsmit en 1925, pour rendre compte de propriétés particulières des spectres atomiques, notamment les dédoublements de raies. dégagea cette idée de ses représentations physiques initiales trop classiques, et donna la formul ...  Lire la suite

SUPRACONDUCTIVITÉ

Écrit par :  Étienne GUYON, Jérôme LESUEUR, Pierre NÉDELLEC

Dans le chapitre Découverte et développementLa supraconductivité a été découverte en 1911 à Leyde (Pays-Bas) par Heike Kammerlingh Onnes, qui venait de réussir la liquéfaction de l'hélium (4,2 K). Mesurant la résistivité d'un barreau de mercure, il constata qu'au-dessous de 4,15 K celle-ci tombait brutalement à une valeur infiniment faible. Cette « superfluidité » des électrons est comparab ...  Lire la suite

SYNCHROTRON RAYONNEMENT

Écrit par :  Yves FARGE, Marie-Paule LEVEL, Paul MORIN, Yves PETROFF

Dans le chapitre Les originesLe principe du rayonnement qu'émet un électron en mouvement apparaît pour la première fois dans un ouvrage de J. Larmor en 1897 en ce qui concerne les électrons non relativistes, puis dans les ouvrages de A. Lienard et E. Wiechert en 1898 pour les électrons de vitesse arbitraire. La mise en évidence expérimentale eut lieu, d'abord indirectement en ...  Lire la suite

SYSTÈME MÉTRIQUE - (repères chronologiques)

Écrit par :  Suzanne DÉBARBAT

Un rapport de Talleyrand propose à l'Assemblée constituante un système de normalisation des poids et mesures. Un décret, sanctionné par Louis XVI le 22 août, introduit le mot mètre. Une commission de l'Académie des sciences adopte le caractère décimal pour le nouveau système. Un rapport de l'Académie propose pour la longueur du mètre la dix-millio ...  Lire la suite

THÉORIE DE L'ARC-EN-CIEL

Écrit par :  Bernard PIRE

Né à Ilchester (Angleterre) et mort à Oxford, le moine franciscain philosophe et théologien Roger Bacon (vers 1220-1292) appartient à l'école d'Oxford où il fut le disciple de Robert Grosseteste (vers 1175-1253), après avoir été étudiant à Paris. Dans l'Opus maius envoyé en 1267 au pape Clément VI, il développe sa vision de la quête de la ...  Lire la suite

THÉORIE DE LA RELATIVITÉ

Écrit par :  Bernard PIRE

Albert Einstein propose, en 1905, la théorie de la relativité restreinte comme un nouveau cadre pour décrire de façon cohérente les phénomènes physiques mettant en jeu des vitesses proches de celle de la lumière. En imposant l'universalité de la vitesse de la lumière, la relativité restreinte mène à une description profondément modifiée de toute l ...  Lire la suite

THÉORIE DE LA SUPRACONDUCTIVITÉ

Écrit par :  Bernard PIRE

Découverte sur un échantillon de mercure par le physicien néerlandais Kamerlingh Onnes en 1911, la propriété qu'ont certains éléments de n'opposer aucune résistance au passage d'un courant électrique à température suffisamment basse est comprise en 1957 par les physiciens américains John Bardeen, Leon Cooper et John Schrieffer. La théorie B.C.S. ( ...  Lire la suite

THÉORIE ONDULATOIRE DE LA LUMIÈRE

Écrit par :  Bernard PIRE

L'astronome et physicien hollandais Christiaan Huygens (1629-1695), après de multiples travaux en mécanique et en astronomie, élabore à partir de 1678 et publie en 1690 une théorie ondulatoire de la lumière qui permet d'interpréter les lois de la réflexion et de la réfraction des rayons lumineux. Il s'oppose ainsi à l'approche géométrique de Desca ...  Lire la suite

THERMODYNAMIQUE - Histoire

Écrit par :  Arthur BIREMBAUT

Parmi les multiples formes de l'énergie, la chaleur est celle à laquelle les savants ont mis le plus de temps à donner un statut scientifique. Or toute discipline qui a pour objet l'étude d'une catégorie déterminée de phénomènes ne devient effectivement une science qu'à partir du moment où la mesure y est introduite. La physique est en définitive ...  Lire la suite

THERMOÉLECTRICITÉ

Écrit par :  Michel ALAIS

Dans le chapitre HistoriqueEn 1822-1823, Thomas Seebeck décrit, dans un mémoire à l'Académie des sciences de Prusse, un phénomène qui correspond bien à la découverte du courant thermoélectrique se produisant dans un circuit fermé, formé de conducteurs différents et dont les jonctions sont à des températures différentes. L'explication par Seebeck de ce phénomène est erronée, ...  Lire la suite

TRAITÉ DES CORPS FLOTTANTS (Archimède)

Écrit par :  Bernard PIRE

Archimède (— 287-— 212) est sans aucun doute un des plus importants personnages de la science antique. Ses travaux sont encore mal connus et l'on a parfois du mal à distinguer les faits historiques d'éléments quasi légendaires qui les accompagnent depuis plusieurs siècles. Dans le Traité des corps flottants, il traduit en termes mathémati ...  Lire la suite

TRIANGLE DES FORCES THÉORÈME DU

Écrit par :  Bernard PIRE

Le Flamand Simon Stevin (1548-1620) est le premier savant de la Renaissance à développer les œuvres d'Archimède. Dans son traité De Beghinschen der Weeghconst (Les Principes de la pesée), il examine la théorie du levier, établit les théorèmes relatifs au plan incliné et discute la détermination des centres de gravité des objets. Sa découv ...  Lire la suite

UNIFICATION DE L'ÉLECTRICITÉ ET DU MAGNÉTISME

Écrit par :  Bernard PIRE

Dans une expérience devenue historique, le Danois Hans Christian Œrsted (1777-1851) démontre en 1820 les rapports entre l'électricité et le magnétisme. Il « tend une portion rectiligne d'un fil parcouru par un courant au-dessus d'une aiguille aimantée » et observe que l'aiguille « quitte sa position »... Publié le 21 juillet en latin à Copenhague, ...  Lire la suite

VIDE TECHNIQUE DU

Écrit par :  Pierre AILLOUD

Dans le chapitre HistoriqueLe concept du vide est admis par les philosophes grecs fondateurs de l'atomisme. Leucippe (vers 440 av. J.-C.) et Démocrite (420 av. J.-C.) postulent que « toutes les choses sont composées d'atomes en incessant mouvement dans le vide ». Hélas, cette approche mécanistique ne trouve pas sa place dans la perfection aristotélicienne. La nature a donc ...  Lire la suite